KR20100136487A - 높은 ｑ 값을 갖는 금속화된 코일 바디(인덕터) - Google Patents

높은 ｑ 값을 갖는 금속화된 코일 바디(인덕터) Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 전기 전도성 물질, 예컨대 텅스텐/유리 또는 몰리브덴/유리 화합물로 이루어진 베이스 메탈리제이션, 및 접착성, 전기 전도성 및 내부식성 코팅을 지닌, 세라믹 물질로 이루어진 바디에 관한 것이다. 에너지 손실을 개선시키기 위해, 다시 말해 Q 값을 증가시키기 위해, 코팅이 전기 전도성 물질보다 낮은 특정 전기 저항을 갖는 금속 및/또는 다수의 금속 및 나머지 코팅 성분으 이루어진 하나 이상의 작용 층을 포함하는/지니는 것이 고려된다.

Description

높은 Ｑ 값을 갖는 금속화된 코일 바디(인덕터) {METALLIZED COIL BODIES(INDUCTOR) HAVING HIGH Q-VALUE}
본 발명은 하나 이상의 전기 전도성 물질, 예컨대, 텅스텐-유리 또는 몰리브덴-유리 화합물으로 이루어진 베이스 메탈리제이션(base metallization), 및 접착성, 전기 전도성 및 내부식성 코팅을 지닌 세라믹 물질로 이루어진 바디(body)에 관한 것이다.
이러한 바디는 종종 반자성(diamagnetic)의 산화성 물질을 포함하며, 일반적으로 3 내지 15㎛인 두께로 텅스텐-유리 또는 몰리브덴-유리 화합물 층의 형태로 메탈리제이션 또는 베이스 메탈리제이션을 구비하며, 이후 이 층은 납땜될 수 있는, 대략 1 내지 5㎛의 니켈 또는 니켈-금 층으로 코팅된다.
이러한 바디의 단점 중 하나는 심각한 에너지 손실이 발생한다는 것이다.
진동 시스템(oscillating system)의 댐핑 손실(damping loss)에 대한 진동수-의존 저항은 하기 식에 의해 평가된다:
Figure pct00001
상기 식에서,
Q = 품질 값, 일반적으로 Q 값이라고도 하며,
R = 전체 저항이며,
L = 인덕턴스(inductance)이고
C = 커패시턴스(capacitance)이다.
높은 Q 값은 일반적으로 낮은 에너지 손실을 의미한다. 상대적으로 낮은 진동수-의존 전체 저항 R(옴 저항, 이동 저항(transfer resistance), 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)를 포함함)에서, Q 값은 증가하여 보다 낮은 에너지 손실을 달성할 수 있다. 이것이 기술적으로 바람직하다.
본 발명은 에너지 손실과 관련하여 청구항 제 1항의 전문에 따라 바디를 개선시키고, 즉, Q 값을 증가시키고, 이러한 바디의 제조 방법을 특정하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 청구항 제 1항의 특징에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
코팅이 전기 전도성 물질의 전기 저항보다 낮은 전기 저항을 갖는 금속 및/또는 다수의 금속 및 나머지 코팅 성분으로 이루어진 하나 이상의 작용 층을 함유/지닌다는 사실에 의해, 메탈리제이션의 전체 전기 저항이 감소되고, Q 값은 증가된다.
일 구체예에서, 코팅은 2 층 이상을 포함한다. 이는 바디에 대해 주어지는 요건에 의존한다.
바람직하게는, 베이스 메탈리제이션은 하나 이상의 내화 금속, 예를 들어, 텅스텐 및 몰리브덴을 함유한다.
내화 금속은 전이 그룹 4(티탄, 지르코늄 및 하프늄), 전이 그룹 5(바나듐, 니오븀 및 탄탈) 및 전이 그룹 6(크롬, 몰리브덴, 및 텅스텐)의 고융점 베이스 금속이다. 이들의 융점은 백금의 융점(1772℃)보다 높다.
내화 금속은 패시베이션(passivation)의 결과로 실온에서 상대적으로 내부식성이다. 유리한 인자는 내화 금속의 높은 용점 뿐만 아니라, 열 및 전류에 대해 스틸(steel)과 비교되는 낮은 열팽창 계수 및 높은 전도도이다.
본 발명에 따른 구체예에서, 베이스 메탈리제이션은 텅스텐-유리 또는 몰리브덴-유리 화합물이다.
바람직하게는, 코팅은 니켈 및/또는 금 층을 포함한다.
본 발명에 따른 구성에서, 하나 이상의 작용 층은 코팅 층 사이에 배열된다. 작용 층의 작용은 상이한 층 사이에서 나뉠 수 있으며, 모든 작용 층의 조합된 효과만이 중요하다.
바람직하게는, 코팅에 함유된 니켈 층의 두께는 0.5 내지 2μm이다.
바람직하게는, 코팅에 함유된 니켈 층의 저항은 4 내지 10 * 10-8ohm*m, 바람직하게는 7 * 10-8ohm*m이다.
바람직한 구체예는 낮은 전기 저항을 갖는 금속으로 이루어진 작용 층이 구리 층임을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구성에서, 구리 층의 두께는 1 내지 10μm이다.
바람직하게는, 구리 층의 저항은 1.0 내지 2.6 * 10-8ohm*m, 바람직하게는 1.8 * 10-8ohm*m이다.
바람직하게는, 세라믹 물질은 산화알루미늄, 바람직하게는 96% 산화알루미늄이다.
특정 구체예에서, 베이스 메탈리제이션이 배제되고, 코팅이 그 기능을 수행한다.
코일 포머(coil former) 또는 인덕터(inductor)로서 바디를 사용하는 것이 바람직하다.
하기 명세서는 바람직한 구체예 및 이의 제조 방법을 기술하며, 여기서 바디는 텅스텐-유리 또는 몰리브덴-유리 화합물로 이루어진 베이스 메탈리제이션, 및 니켈층 및 금 층으로 이루어진 코팅을 지닌 반자성의 산화성 물질로 이루어진 코일 포머이다. 본 발명에 따르면, 하나 이상의 추가 층, 즉, 낮은 전기 저항을 지닌 금속으로 이루어진 작용 층이 또한 니켈 층 및 금 층 사이에 적용된다.
낮은 전기 저항을 갖는 이러한 추가 층(작용 층)으로 인해, 메탈리제이션의 전체 전기 저항은 감소되고, 코일 포머, 또는 와이어 코일을 지닌 전체 회로의 Q 값이 증가된다.
니켈 층은 0.5 내지 2μm의 두께 및/또는 4 내지 10 * 10-8ohm*m, 특히 바람직하게는 7 * 10-8ohm*m의 저항을 갖는다.
이러한 구체예에서, 추가 층(작용 층)은 1 내지 10μm의 층 두께 및/또는 1.0 내지 2.6 * 10-8ohm*m, 바람직하게는 1.8 * 10-8ohm*m의 저항을 갖는 구리 층이다.
이러한 구성에서, 반자성의 산화성 물질은 산화알루미늄, 바람직하게는 96% 산화알루미늄이다.
코일 포머가 텅스텐-유리 메탈리제이션으로 코팅되고, 이 메탈리제이션이 베이킹되고, 니켈 층으로 코팅되고, 금 층이 그 위에 증착되는, 반자성의 산화성 물질로부터 이러한 코일 포머를 제조하는 방법은, 낮은 전기 저항을 갖는 금속으로 이루어진 하나 이상의 추가 층을 먼저 니켈 층에 적용한 후, 금 층을 증착시키는 것에 의해 특징된다.
니켈 층은 바람직하게는 캐소드에서 구리 도금된다.
본 발명에 따른 개발예에서, 니켈 층은 1 내지 10μm의 두께까지 캐소드에서 구리 도금된다.
사용된 반자성의 산화성 물질은 바람직하게는 바람직하게는 산화알루미늄, 특히 바람직하게는 96% 산화알루미늄이다.
기술된 바와 같이 텅스텐-유리 또는 몰리브덴-유리 또는 유리 화합물로의 베이스 메탈리제이션 후, 0.5 내지 2μm의 얇은 니켈 층(바람직하게는, 7 * 10-8ohm*m 저항을 가짐)이 먼저 적용된다.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 낮은 전기 저항을 갖는 금속으로 이루어진 하나 이상의 층(작용 층)이 또한 Q 값을 증가시키도록 적용된다. 본 발명에 따른 구성에서, 이 층은 두께가 1 내지 10μm인 구리 층(바람직하게는 1.8 * 10-8ohm*m을 가짐)을 포함한다.
이에 따라, 메탈리제이션의 전체 저항은 감소되고, 코일 포머, 또는 와이어 코일을 갖는 전체 회로의 Q 값이 증가된다.
본 발명에 따른 코일 포머의 바람직한 구성은 하기 비교 실시예에서 비교될 것이다.
1. 본 발명에 따른 실시예
와이어의 와인딩(winding) 후, 인쇄 회로 기판에 피트로 납땜되며, 96% Al2O3(산화알루미늄)을 포함하는 타입 0805의 U자형 코일 포머(American A 표준에 따름)에 있어서, 두개의 피트를 텅스텐-유리 메탈리제이션으로 코팅하고, 이 메탈리제이션을 습기가 있는 보호 가스 대기 하에 1300℃에서 베이킹하였다. 이후, 이 텅스텐-유리 메탈리제이션 또는 베이스 메탈리제이션을 60,000부가 충전된, 200mm의 내경을 갖는 회전 드럼에서 0.5μm 두께의 얇은 니켈 층으로 무전해 방식으로 코팅하였다. 이후, 상기 부를 또 다른 회전 드럼에서 금속 와이어 섹션과 함께 캐소드에서 구리 도금하였다. 구리층이 10μm 까지 측정되었다. 이후, 0.1μm 두께의 금 층을 무전해 방식으로 증착시켰다. Q 값을 1.35GHz 및 39nH의 인덕턴스에서 측정하였으며, 80 내지 90이었다.
2. 비교 실시예
와이어의 와인딩 후, 인쇄 회로 기판에 피트로 납땜되며, 96% Al2O3(산화알루미늄)을 포함하는 타입 0805의 U자형 코일 포머(American A 표준에 따름)에 있어서, 두개의 피트를 텅스텐-유리 메탈리제이션으로 코팅하고, 이 메탈리제이션을 습기가 있는 보호 가스 대기 하에 1300℃에서 베이킹하였다. 이후, 이 텅스텐-유리 메탈리제이션 또는 베이스 메탈리제이션을 60,000부가 충전된, 200mm의 내경을 갖는 회전 드럼에서 2.5 내지 3.0μm 두께의 얇은 니켈 층으로 무전해 방식으로 코팅하였다. 이후, 0.1μm 두께의 금 층을 무전해 방식으로 증착시켰다. Q 값을 1.35GHz 및 39nH의 인덕턴스에서 측정하였으며, 62 내지 75였다.
상기로부터 Q 값이 본 발명에 따른 방법에 의해 증가됨이 명백하다(상기 실시예 번호 1 참조). 언급된 실시예에서, Q 값은 62 내지 75(비교 실시예)의 Q 값에서 80 내지 90(본 발명에 따른 실시예)으로 증가하였다.

Claims (14)

  1. 텅스텐-유리 또는 몰리브덴-유리 화합물과 같은 하나 이상의 전기 전도성 물질로 이루어진 베이스 메탈리제이션(base metallization), 및 접착성, 전기 전도성 및 내부식성 코팅을 지닌 세라믹 물질로 이루어진 바디(body)로서,
    코팅이 상기 전기 전도성 물질의 전기 저항보다 낮은 전기 저항을 갖는 금속 및/또는 다수의 금속 및/또는 나머지 코팅 성분으로 이루어진 하나 이상의 작용 층을 함유/지님을 특징으로 하는 바디.
  2. 제 1항에 있어서, 코팅이 두개 이상의 층을 포함함을 특징으로 하는 바디.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 베이스 메탈리제이션이 하나 이상의 내화 금속, 예를 들어, 텅스텐 및 몰리브덴을 함유함을 특징으로 하는 바디.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 메탈리제이션이 텅스텐-유리 또는 몰리브덴-유리 화합물을 포함함을 특징으로 하는 바디.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅이 니켈 및 금 층을 포함함을 특징으로 하는 바디.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 작용 층이 코팅 층 들 사이에 배열됨을 특징으로 하는 바디.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅에 함유된 니켈 층의 두께가 0.5 내지 2㎛임을 특징으로 하는 바디.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅에 함유된 니켈 층의 저항이 4 내지 10 * 10-8ohm*m, 바람직하게는 7 * 10-8ohm*m임을 특징으로 하는 바디.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 낮은 전기 저항을 지닌 금속으로 이루어진 작용 층이 구리 층임을 특징으로 하는 바디.
  10. 제 9항에 있어서, 구리 층의 두께가 1 내지 10μm임을 특징으로 하는 바디.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 구리 층의 저항이 1.0 내지 2.6 * 10-8ohm*m, 바람직하게는 1.8 * 10-8ohm*m임을 특징으로 하는 바디.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 물질이 산화알루미늄, 바람직하게는 96% 산화알루미늄임을 특징으로 하는 바디.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 메탈리제이션이 배제되고, 코팅이 그 기능을 수행함을 특징으로 하는 바디.
  14. 코일 포머(coil former) 또는 인덕터(inductor)로서의 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 바디의 용도.






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